專利名稱：傳動系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種傳動系，該傳動系特別適合于在能夠于陸地和水上行走的兩棲車輛中使用。更具體地講，本發(fā)明涉及對擁有直排發(fā)動機和變速傳動裝置以不但能夠驅動兩棲車輛的后輪而且還能夠驅動兩棲車輛的船用推進單元的傳統(tǒng)自動傳動系的改進。本發(fā)明還涉及一種擁有這樣一種傳動系的兩棲車輛。
使用直排發(fā)動機和變速傳動裝置驅動兩棲車輛的輪子和船用推進單元也是人們所熟悉的。例如，序號為4958584的美國專利(Williamson)公開了一種傳動系配置，在這種傳動系配置中，發(fā)動機和傳動裝置位于車輛的后方，其中傳動裝置的驅動端面朝向車輛的前方。一個推進器軸提供了從傳動裝置到一個用于驅動車輛前輪的前差動裝置的驅動。不對車輛的后輪加以驅動。一個船用推進單元定位在發(fā)動機之后，并從發(fā)動機的曲軸的調速端對其加以驅動?？蓮男蛱枮?958584的美國專利的圖5中清楚地看到這一配置。
序號為4838194(Williamson)的美國專利是對以上美國49548484專利的專利申請。這一專利還公開了一種擁有一種傳動系配置的兩棲車輛，在這種傳動系配置中，直排發(fā)動機和傳動裝置好像被定位在車輛的后方，其中傳動裝置的驅動端面朝車輛的前方。由一個來自變速箱軸驅動前輪，該軸也提供了對一個面對船用驅動器的后部的驅動。
船用驅動器擁有一個直到一個螺旋槳的長推進器軸，兩者均可隨一個舵針對路用升起，并針對船用降下。這一配置在車輛中的任何地方為發(fā)動機和變速傳動裝置留有很少的空間，在所公開的內容中未特別指出其位置。
如果把發(fā)動機和傳動裝置定位在車輛后軸之后(如在序號為4958584美國專利附加部分中的情況，必須把它們定位在推進器軸之上，從而把重心升起到在陸地和水上對車輛的操縱均沒有影響的程度；或把它們定位于推進器軸的一側，從而引發(fā)了超常規(guī)的重量分布和包裝問題。這些選擇中的每一選擇都需要一個對傳動箱的偏斜的驅動，從而導致功率損耗和可能的NVH(噪音、振動以及不平整)問題。應該加以注意的是，縱向可調的長推進器軸將引發(fā)船體底部的密封問題，這可能導致變速箱中進水和受侵蝕的問題?？偠灾瑢τ谝粋€兩棲車輛來說，這似乎不是一個可行的設計。
序號為EP 0341009(Royle)的歐洲專利描述了兩棲車輛的一個更進一步的例子。其中，把一個直排發(fā)動機和傳動裝置提供在車輛的后方，其中，傳動裝置的輸出端面對車輛的前方。在這一設計中，傳動裝置經由一個驅動軸驅動車輛的后輪，同時從發(fā)動機的調速端驅動一個位于發(fā)動機之后的船用推進單元。
以上所描述的人們所熟悉的兩棲車輛傳動系配置中存在著顯著的缺點，特別是，在考慮到路上操作對現(xiàn)代化車輛的迫切需求時，如以下所討論的。
當向前加速車輛時，反作用于輪子相對車輛的旋轉加速度，車輛的前方傾向于抬起，不管車輛是前輪驅動還是后輪驅動，這一抬起均將發(fā)生，并可能導致加速時前輪和道路之間牽引力的損耗。在把發(fā)動機定位在車輛后輪之后的人們所熟悉的兩棲車輛配置中，這一問題尤為突出。這是因為當定位在后輪之后時發(fā)動機的重量添加到了抬起力上。與把發(fā)動機定位于車輛前方的傳統(tǒng)的傳動系配置相反，在這樣的配置中，發(fā)動機的重量將反作用于抬起力。因此，在人們所熟悉的兩棲車輛配置中，加速時前輪將傾向于損耗牽引力。實際上，這導致了過度的輪子空轉和輪胎磨損。在車輛為前輪驅動的Williamson設計中，這是一個特有的問題。
此外，當車輛離開彎道時，輪胎和路面之間的粘著力必須克服加速度和離心力。如果把這些接近或超過前胎牽引力極限的力加以組合，轉向不足的情況將會發(fā)生。在先前所提到的傳統(tǒng)的基于陸地的車輛傳動系配置中，把發(fā)動機的重量定位在車輛的前方，這樣，當轉彎時，可減小轉向不足的傾向。然而，在人們所熟悉的兩棲車輛配置中，發(fā)動機的重量位于后輪之后，這將使前輪負載減少，從而增大了出現(xiàn)轉向不足的可能性。
在傳統(tǒng)的基于陸地的自動車輛中提供4輪驅動能力也是人們所熟悉的，其中，擁有一個位于車輛前方的直排發(fā)動機和變速傳動裝置。在這樣的配置中，傳動裝置的輸出端面對車輛的后方，并把一個變速箱用于有選擇地僅驅動后輪或前和后輪。
有人已建議使用一個這種類型的自動傳動系驅動兩棲車輛，并使用后輪驅動驅動船用推進單元，使用前輪驅動驅動前輪。為了以這種方式使用該傳動系，必須朝車輛的前方把發(fā)動機和傳動裝置定位在傳統(tǒng)的位置上。
由于兩棲車輛中水上行走對后方重量偏置要求，人們已發(fā)現(xiàn)把發(fā)動機和傳動裝置定位在這一傳統(tǒng)的位置上是不合適的。人們還發(fā)現(xiàn)，與Williamson專利中所講授的相反，從后方或中部安裝的發(fā)動機僅驅動兩棲車輛的前輪也是不合適的，因為發(fā)動機的重量不在驅動輪之上。這限制了在濕滑道路上的牽引力，從而導致離開水的問題，并可能導致道路上輪子的空轉和快速的輪胎磨損。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種針對兩棲車輛的傳動系。該傳動系包括一個改進的直排發(fā)動機和變速傳動裝置組件，以致于可以把發(fā)動機朝車輛的后方加以定位，并令傳動裝置的輸出端面對車輛的前方。該傳動系還包括一個動力輸出裝置，適合于驅動一個位于發(fā)動機之后的船用推進單元，其特征在于，把一個傳動驅動器與傳動裝置成一直線加以提供，傳動驅動器適合于經由一個第一驅動軸驅動車輛的后輪，其中，第一驅動軸鄰接于發(fā)動機延伸，以致于可至少部分地把發(fā)動機定位在車輛后輪的前方。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，對傳動系加以改進，以致于可把發(fā)動機安裝在車輛的后輪和前輪之間。
在一個優(yōu)選實施例中，通過傳動箱(transfer box)提供動力輸出裝置，其中，傳動箱通過一個大體上平行于發(fā)動機并在發(fā)動機之下運行的第二驅動軸驅動船用推進單元。另外，第二驅動軸也可大體上平行于發(fā)動機并沿發(fā)動機的一側運行。在后面的這一配置中，如果第一驅動軸沿發(fā)動機的與第二驅動軸相反的一側運行，則更為理想。
在一個可選的優(yōu)選實施例中，由在發(fā)動機的調速端(timing end)處的發(fā)動機曲軸驅動動力輸出裝置。
在又一個可選的優(yōu)選實施例中，動力輸出裝置包括一個進一步的固定于第一驅動軸并由第一驅動軸加以驅動的傳動驅動器。
船用推進單元可以是一個噴水式推進器或一個船用螺旋槳。
可以把一個分離器提供于從動力輸出裝置到船用推進單元的驅動線路中，以能夠有選擇地聯(lián)接和分離對船用推進單元的驅動。
較佳的做法是令第一驅動軸適合于經由一個后差動裝置驅動車輛的后輪。在要求4輪驅動能力的情況下，傳動驅動器也可以驅動適合于通過一個前差動裝置驅動車輛前輪的第三驅動軸。
在一個有利的實施例中，把一個分離器提供在傳動裝置和至少一個從動路輪之間的驅動線路中，以致于能夠有選擇地聯(lián)接或分離對至少一個從動輪的驅動。
在提供了一個用于把驅動連接于一個輪驅動軸的分離器的情況下，分離器可以并入一個同步嚙合機構，并能夠將其與一個恒速萬向節(jié)相組合。
根據(jù)本發(fā)明的一個第二個方面，提供了一種擁有一個根據(jù)本發(fā)明的第一個方面的傳動系的兩棲車輛。


現(xiàn)在將參照下列的附圖，僅通過舉例的方式，描述本發(fā)明的幾個實施例。在這些附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的針對兩棲車輛的傳動系的一個第一實施例的透視圖，其中把一個動力輸出裝置連接于發(fā)動機的一個曲軸皮帶輪上；圖2是圖1的傳動系的平面圖；圖3是圖1和圖2的傳動系的一個修改形式的部分側截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的傳動系的一個第二實施例的透視圖，其中，把一個動力輸出裝置連接于驅動車輛的一個后差動裝置的一個第一驅動軸上；以及圖5是圖4的傳動系的平面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的兩棲車輛傳動系的一個第三實施例的透視圖。
圖7是圖6的傳動系的平面圖；圖8是圖6的傳動系的部分側截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的兩棲車輛傳動系的一個第四實施例的透視圖；以及圖10是圖9的傳動系的部分側截面圖；
首先參照圖1～3，一個用于兩棲車輛中的傳動系，一般以標號20表示，包括一個縱向傳動系組件，這一縱向傳動系組件包括一個發(fā)動機8和與車輛A的縱向軸線成一條直線加以配置的變速傳動裝置或齒輪箱9。把發(fā)動機的調速端(timing end)朝車輛的后方加以定位，傳動裝置的輸出端面對車輛的前方。
把傳動驅動器13與傳動裝置9的輸出端11成一條直線(in-line)加以安裝，并把驅動從傳動裝置9傳送到一個副軸(countershaft)14，把它的軸線相對發(fā)動機8和傳動裝置9的縱向軸線A偏移。以推進器軸的形式，把副軸14連接于第一驅動軸15上，其平行于發(fā)動機8的一側或沿發(fā)動機8的一側運行，以驅動一個后差動裝置6。經由中繼軸7和一個進一步的驅動軸12，差動裝置6提供了對車輛后輪的右手側(如在圖1中所看到的)的驅動，同時差動裝置6經由一個驅動軸18驅動左手側(如在圖中所看到的)后輪。
可以把一個或多個分離器(未在圖中加以顯示)提供在傳動裝置和至少一個從動路輪之間的驅動線路中，以便當車輛采用船用方式時有選擇地分離對輪子的驅動。例如，可以把一個分離器提供在副軸14和第一驅動軸15之間。另外，也可以把一個或多個分離器提供在差動裝置6和一或兩個后輪之間。在后面的這一配置中，可以把分離器或每一個分離器提供在差動裝置6和一個輪驅動軸12，18之間，或提供在一個輪驅動軸12，18及其相應的后輪之間。在把一個分離器用于分離對一個輪驅動軸12，18的驅動的情況下，分離器可以為這樣的類型并入一個同步嚙合機構，并把其與一個恒速萬向節(jié)相組合。在申請人的共有未決的序號為PCT/GB01/03493的國際專利申請中公開了這樣的一個分離器，現(xiàn)將其內容并入此處，以作參考。
一個用于驅動一個位于發(fā)動機之后的船用推進單元15的動力輸出裝置，由發(fā)動機調速端處的發(fā)動機曲軸加以驅動。在本實施例中，把動力輸出裝置以一個聯(lián)接器1的形式加以提供，其中，聯(lián)接器1固定于發(fā)動機8的一個曲軸皮帶輪2上，并由該曲軸皮帶輪加以驅動。曲軸皮帶輪2位于發(fā)動機8的調速端處。把一個第二驅動軸3一端連接于聯(lián)接器1，另一端連接于一個分離器4，分離器4有選擇地聯(lián)接和分離從第二驅動軸3到船用推進單元5的驅動。船用推進單元可以是一個噴水式推進器或船用螺旋槳。
在曲軸的調速端不提供皮帶輪的情況下，可以通過任何合適的裝置把動力輸出裝置連接于曲軸的調速端。例如，可以把動力輸出裝置連接到提供于曲軸調速端上的一個鏈輪上，或可以適當?shù)匕褎恿敵鲅b置直接連接到曲軸的調速端。
在所描述的配置中，把驅動右手側后輪的中繼軸7定位在發(fā)動機8和船用推進單元5之間?？梢园阎欣^軸7定位在第二驅動軸3之下，如圖1和2中所示，或定位在第二驅動軸3之上，如圖3中所示，取決于車輛的設計。
在需要4輪驅動能力的情況下，可以把副軸14連接于一個第三驅動軸16上，第三驅動軸16經由一個前差動裝置17驅動前輪(未在圖中加以顯示)?？梢园岩粋€或多個分離器(未在圖中加以顯示)提供在副軸14和差動裝置17之間或在差動裝置17和一或兩個前輪之間的驅動線路中，以便能夠有選擇地聯(lián)接或分離對前輪的驅動。
現(xiàn)在將參照圖4和5描述本發(fā)明的一個第二實施例。以與以上所描述的第一實施例中一樣的方式，配置一個發(fā)動機8、傳動裝置9以及傳動驅動器13，其中，一個第一驅動軸15從傳動驅動器13驅動一個后差動裝置6。
然而，在這一實施例中，由一個進一步的傳動驅動器22提供動力輸出裝置，該動力輸出裝置傳動從第一驅動軸15到第二驅動軸3的用于驅動一個噴水式推進器5的驅動。一個分離器4有選擇地聯(lián)接或分離從第二驅動軸3到噴水式推進器5的驅動。進一步的傳動驅動器22通過一個傳送帶或鏈條傳送從推進器軸的驅動，盡管可以使用齒輪傳送這一驅動。
把一或多個分離器24，26提供在從差動裝置6到后輪的驅動線路中，以當車輛處于水運模式時允許有選擇地分離對路輪的驅動。在一個特別優(yōu)選的實施例中，把分離器24，26提供在恒速萬向節(jié)(CV joint)28和30的內側(inboard)，CV萬向節(jié)28和30也提供于驅動線路中。在車輛中空間短缺的情況下，分離器24，26可以呈以上所討論的類型，它并入了一個同步嚙合機構，并與一個CV萬向節(jié)相組合。在這樣的一個配置中，將不要求獨立的CV萬向節(jié)28，30。作為對把分離器提供于差動裝置6和后輪之間的驅動線路中的一種候選，可以把一或多個分離器并入差動裝置6之中或并在差動裝置6之前或并入傳動驅動器(transfer drive)22之中。
因而，在要求4輪驅動能力的情況下，可以把這以與以上就第一實施例所描述的相同的方式加以提供。
現(xiàn)在，將參照圖6～8描述本發(fā)明的一個第三實施例。傳動系50包括一個發(fā)動機8和傳動裝置9，與車輛的縱向軸線成一條直線加以配置。把發(fā)動機朝車輛后方加以安裝，其中，傳動裝置9的輸出端11面對車輛的前方。一個傳動驅動器13固定在傳動裝置9的輸出端11上，并包括一個與傳動裝置9的一個輸出軸42驅動地加以連接的驅動鏈輪18。使用一個驅動傳送帶32，把驅動鏈輪18與第一從動鏈輪34驅動嚙合地加以連接，以及與第二從動鏈輪36驅動嚙合地加以連接，第一從動鏈輪34安裝在一個第一副軸14上，第二從動鏈輪36安裝在一個第二副軸37上。
經由一個分離器38，把第一副軸14連接于驅動后差動裝置6的第一驅動軸15上。使用一個中繼軸7把后差動裝置6定位在發(fā)動機8的后方，用于驅動車輛的后輪(未在圖中加以顯示)。
經由一個分離器40，把第二副軸37連接于第二驅動軸3上。第二驅動軸3在發(fā)動機8之下到其后方運行，用于與一個船用推進器5連接，例如與一個噴水式推進器連接。
如以上所描述的實施例，通過把第一副軸14連接于一個第三驅動軸16上，可以提供4輪驅動能力，其中，第三驅動軸16用于經由一個前差動裝置17驅動前輪。如圖中所示，通過一個分離器41把第一副軸連接于第三驅動軸16上，以致于能夠有選擇地聯(lián)接或分離對前輪的驅動。
圖9和10描述本發(fā)明的第四實施例。除了第二驅動軸3之外，第四實施例與第三實施例基本上一樣。其中，第二驅動軸3驅動船用推進單元5。對第二驅動軸3加以配置，使其沿發(fā)動機8的一側而不是在發(fā)動機8之下運行。在所示的實施例中，第二驅動軸3沿與第一驅動軸15相反的發(fā)動機的一側，橫靠氣缸體的下部分，在氣缸排之下運行。這一配置允許把發(fā)動機定位在車輛的下方，從而產生了一個較低的重心，這改進了車輛在水中以及在陸地上的操縱特性。
在根據(jù)本發(fā)明的一個傳動系中，通過一個傳動箱從傳動裝置驅動第一驅動軸15，把第一驅動軸的軸線相對發(fā)動機8和傳動裝置9的縱向軸線偏移。因此，把發(fā)動機8和傳動裝置剛好定位在后輪的前方，并沿發(fā)動機8的一側運行驅動軸15，以驅動后差動裝置6和后輪是可能的。這一配置克服了與人們所熟悉的把直排發(fā)動機和傳動裝置定位于后輪之后的兩棲車輛傳動系相關的許多問題。由于發(fā)動機剛好定位在后輪的前方，所以發(fā)動機和傳動裝置的重量有助于在加速期間抗衡車輛前方的抬起。另外，把車輛的重心朝車輛的中心向前移動，當與現(xiàn)有技術配置進行比較時，在陸地上，改進了車輛的路上操縱和機動性。然而，發(fā)動機和傳動裝置仍基本上朝車輛的后方定位，這為車輛在水上的行走提供了一個更有利的重量分布。
在一個可選的實施例(未在圖中加以顯示)中，可以把發(fā)動機8這樣地加以安裝僅發(fā)動機的一部分定位在后輪的前方。在為乘客提供更多的空間方面，這樣的安裝是有利的，但不能像在人們所熟悉的配置中那樣把發(fā)動機定位在后軸之后。然而，如果把整個發(fā)動機定位在前后輪之間，那么，由于可以把發(fā)動機安裝在車輛中的較低的位置上，所以是有利的。這降低了車輛的重心，從而改進了對車輛的操縱，如以上所描述的。
盡管已就當前被視為最實際和最佳的實施例描述了本發(fā)明，但應該認識到，本發(fā)明并不局限于這些所公開的配置，而這些所公開的配置僅旨在覆蓋包含于本發(fā)明的構思與范圍內的各種修改和等價的結構。例如，經由一個分離器連接動力輸出裝置和船用推進單元之間的驅動非是必要的。而且，可以把第一驅動軸15配置成在發(fā)動機8之下而不是沿一側延伸。
權利要求
1.一種用于兩棲車輛的傳動系，該傳動系包括一個改進的直排發(fā)動機和變速傳動裝置組件，以致于可以把發(fā)動機朝車輛的后方設置，傳動裝置的輸出端面對車輛的前方，該傳動系還包括一個動力輸出裝置，適合于驅動一個位于發(fā)動機之后的船用推進單元，其特征在于，把一個傳動驅動器與傳動裝置成一直線提供，傳動驅動器適合于經由鄰近發(fā)動機延伸的一個第一驅動軸驅動車輛的后輪，以致于可至少部分地把發(fā)動機設置在車輛的后輪的前方。
2.如權利要求1中所要求的一種傳動系，其特征在于，已對其加以改進，以致于可把發(fā)動機定位在車輛的后輪和前輪之間。
3.如權利要求1或2中所要求的一種傳動系，其特征在于，通過傳動箱提供動力輸出裝置，其中，傳動箱適合于通過一個大體上平行于發(fā)動機并在發(fā)動機之下運行的一個第二驅動軸驅動船用推進單元。
4.如權利要求1或2中所要求的一種傳動系，其特征在于，通過傳動箱提供動力輸出裝置，其中，傳動箱適合于通過一個大體上平行于發(fā)動機并沿發(fā)動機的一側運行的一個第二驅動軸驅動船用推進單元。
5.如權利要求4中所要求的一種傳動系，其特征在于，第一驅動軸沿發(fā)動機的與第二驅動軸相反的一側運行。
6.如權利要求1或2中所要求的一種傳動系，其特征在于，由在發(fā)動機的調速端處的發(fā)動機曲軸驅動動力輸出裝置。
7.如權利要求1或2中所要求的一種傳動系，其特征在于，動力輸出裝置包括一個固定于第一驅動軸上并由第一驅動軸驅動的進一步的傳動驅動器。
8.如權利要求1-7中任何一個權利要求中所要求的一種傳動系，其特征在于，船用推進單元可以是一個噴水式推進器或一個船用螺旋槳。
9.如權利要求1-8中任何一個權利要求中所要求的一種傳動系，其特征在于，把一個分離器提供于從動力輸出裝置到船用推進單元的驅動線路中，以能夠有選擇地聯(lián)接和分離對船用推進單元的驅動。
10.如權利要求1-9中任何一個權利要求中所要求的一種傳動系，其特征在于，第一驅動軸適合于經由一個后差動裝置驅動車輛的后輪。
11.如權利要求10中所要求的一種傳動系，其特征在于，傳動驅動器也可以驅動適合于通過一個前差動裝置驅動車輛前輪的第三驅動軸。
12.如權利要求1-11中任何一個權利要求中所要求的一種傳動系，其特征在于，把一個分離器提供在傳動裝置和至少一個從動路輪之間的驅動線路中，以致于能夠有選擇地聯(lián)接或分離對至少一個從動路輪的驅動。
13.如權利要求12中所要求的一種傳動系，其特征在于，至少配置一個分離器，用于連接對一個輪驅動軸的驅動，分離器并入了一個同步嚙合機構，并能夠將其與一個恒速萬向節(jié)相組合。
14.一種傳動系，其特征在于，基本上如以上參照附圖的圖1～3，或圖4～5，或圖6～8或圖9和10所描述的，以及附圖的1～3，或圖4～5，或圖6～8或圖9和10中所說明的。
15.一種兩棲車輛，其特征在于，該車輛包括一種如權利要求1～14中任何一個權利要求中所要求的一種傳動系。
全文摘要
一種傳動系(20)或一種兩棲車輛，包括一個發(fā)動機(8)和傳動裝置(9)，以及與縱向車輛軸(A)(圖2)成一條直線朝車輛的后方加以安裝的變速箱(13)。其中，傳動裝置的輸出端(11)面對車輛的前方。傳動驅動器經由推進器軸(15)驅動后輪，推進器軸(15)鄰接于發(fā)動機延伸到后差動軸(6)(圖4)。船用驅動器PTO(動力輸出裝置)可取自變速箱(37)的一個軸(圖6～10)、推進器軸(15)(圖4)、或發(fā)動機曲軸傳送帶(2)。船用驅動軸(3)(圖6～10)可在發(fā)動機之下，或橫靠發(fā)動機，在與推進器軸(15)相反的發(fā)動機的一側上運行?？梢园逊蛛x器(4，24，26；38，40，41)提供于PTO驅動器、至少一個后輪、以及可選擇的前軸推進器軸上(16)。
文檔編號B60F3/00GK1446151SQ0181394
公開日2003年10月1日 申請日期2001年8月9日 優(yōu)先權日2000年8月10日
發(fā)明者艾倫·蒂莫西·吉布斯 申請人:吉布斯技術有限公司